DE102006046593A1

DE102006046593A1 - Device for reducing vibrations of a structure

Info

Publication number: DE102006046593A1
Application number: DE102006046593A
Authority: DE
Inventors: Elmar Prof. Dr. Breitbach; Tom Weyer
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2006-09-30
Filing date: 2006-09-30
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-10-01
Also published as: US20090248209A1; DE102006046593B4; EP2076689A1; WO2008037487A1

Abstract

Eine Vorrichtung (7) zur Reduktion von Schwingungen einer Struktur (1) weist einen in einer Struktur (1) angeordneten Schwingungssensor (8), einen an der Struktur angreifenden Aktuator (11) und eine den Aktuator (11) in Abhängigkeit von einem Signal (10) des Schwingungssensors (8) ansteuernde Steuerung (9) auf. Die Steuerung (9) weist ihrerseits einen elektrischen Schwingkreis (14) auf, der den Verlauf einer Übertragungsfunktion der Steuerung (9) zwischen dem Signal (10) des Schwingungssensors (8) und der Ansteuerung (12) des Aktuators (11) bestimmt.A device (7) for reducing vibrations of a structure (1) comprises a vibration sensor (8) arranged in a structure (1), an actuator (11) acting on the structure, and an actuator (11) in response to a signal ( 10) of the vibration sensor (8) driving control (9). The controller (9) in turn has an electrical oscillating circuit (14) which determines the course of a transfer function of the controller (9) between the signal (10) of the vibration sensor (8) and the control (12) of the actuator (11).

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reduktion von Schwingungen einer Struktur mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a device for reducing vibrations a structure having the features of the preamble of the claim 1.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Zur Reduktion von Schwingungen einer Struktur ist der Einsatz so genannter passiver Schwingungstilger bekannt. Diese weisen einen mechanischen Aufbau mit einer Tilgermasse auf, die über eine Tilgersteifigkeit, d. h. eine Feder, elastisch an die Struktur, deren Schwingungen zu reduzieren sind, angekoppelt wird. Durch die Schwingungen der Struktur wird die Tilgermasse aufgrund der Ankopplung ihrerseits zu Schwingungen angeregt. Wenn die Eigenfrequenzen der Struktur und des Schwingungstilgers identisch sind, bewirken die von dem Schwingungstilger auf die Struktur ausgeübten Reaktionskräfte, dass die Struktur bei ihrer Eigenfrequenz von dem Schwingungstilger in Ruhe gehalten wird. Diese ideale Wirkung eines Schwingungstilgers ist jedoch ausschließlich für den Fall gegeben, dass die Tilgereigenfrequenz gleich der Frequenz der zu reduzierenden Schwingungen der Struktur ist. Wenn die Struktur hingegen mehrere Eigenfrequenzen oder mindestens eine veränderliche Eigenfrequenz aufweist, oder mit einer frequenzvariablen äußeren periodischen Kraft zu Schwingungen angeregt wird, stoßen herkömmliche, rein passive Schwingungstilger schnell an ihre Grenzen. Sollen Eigenfrequenzen der Struktur schwingungsmindernd beeinflusst werden, müssen mehrere Schwingungstilger vorgesehen werden, wobei die daraus resultierende größere Zahl der Tilger eine unerwünschte Erhöhung der Gesamtmasse des Systems bedeutet. Einer frequenzvariablen Anregung der Struktur kann auch mit einer Mehrzahl von Schwingungstilgern nur dann begegnet werden, wenn die Frequenzbandbreite klein bleibt.to Reduction of vibrations of a structure is the use of so-called passive vibration absorber known. These have a mechanical Assembly with an absorber mass, which has a Tilgersteifigkeit, d. H. a spring, elastic to the structure, whose vibrations to be coupled is coupled. Due to the vibrations of the structure becomes the absorber mass due to the coupling in turn to vibrations stimulated. When the natural frequencies of the structure and the vibration absorber are identical, cause of the vibration damper on the structure exerted Reaction forces that the structure at its natural frequency of the vibration absorber is kept in peace. This ideal effect of a vibration absorber is exclusive for the Given that the Tilgereigenfrequenz equal to the frequency of is to reducing vibrations of the structure. If the structure however, several natural frequencies or at least one variable Own natural frequency, or with a frequency-variable outer periodic Power is excited to vibrate, push conventional, purely passive vibration absorber quickly to their limits. Should natural frequencies of the structure reduce vibration must be influenced several vibration absorbers are provided, the resulting greater number of Absorber an unwanted increase the total mass of the system means. A variable-frequency excitation The structure can also be used with a plurality of vibration absorbers only be countered if the frequency bandwidth remains small.

Es ist bekannt, dass der nutzbare Frequenzbereich um die eigentliche Tilgereigenfrequenz eines passiven Schwingungstilgers durch eine Dämpfung der Bewegungen der Tilgermasse im Frequenzraum verbreitert werden kann. Mit der Einführung einer Dämpfung reduziert sich aber das Vermögen eines passiven Schwingungstilgers, die Struktur bei der Tilgereigenfrequenz in Ruhe zu halten. Es ist dann lediglich eine Reduktion der Schwingungen der Struktur bei der Tilgereigenfrequenz erreichbar. Diese Funktion erfüllt ein Schwingungstilger mit integrierter Dämpfung dann aber über einen größeren Frequenzbereich. Je größer die Dämpfung ist, desto weniger wird die Struktur bei der Tilgereigenfrequenz ideal in Ruhe gehalten, desto breiter ist aber auch der Frequenzbereich, in dem der Schwingungstilger eine noch nutzbare Reduktion von Schwingungen der Struktur bereitstellt.It is known that the usable frequency range around the actual Tilgereigen frequency of a passive vibration absorber by a Attenuation of the Movements of the absorber mass in the frequency space can be widened. With the introduction a damping but reduces the assets a passive vibration absorber, the structure at the natural absorber frequency to keep calm. It is then only a reduction of the vibrations the structure at the Tilgereigenfrequenz reachable. this function Fulfills a vibration damper with integrated damping but then over one larger frequency range. The bigger the damping is, the less the structure at the Tilgereigenfrequenz ideally kept quiet, but the wider the frequency range, in which the vibration damper a still usable reduction of vibrations provides the structure.

Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, um einen Schwingungstilger bezüglich seiner Tilgereigenfrequenz variabel auszubilden, um diese Tilgereigenfrequenz auf die Frequenz aktuell besonders störender Schwingungen einer Struktur abstimmen zu können. Ein Beispiel hierfür ist in der DE 103 51 243 A1 beschrieben. Selbst wenn wie hier die Tilgereigenfrequenz verglichen mit dem hierfür betriebenen aktuatorischen Aufwand recht effektiv geändert wird, so ist der Aufwand für einen derartigen frequenzabstimmbaren Schwingungstilger verglichen mit dem mit seiner variablen Tilgereigenfrequenz abdeckbaren Frequenzbereich relativ groß.Various attempts have been made to variably form a vibration damper with respect to its Tilgereigenfrequenz in order to vote this Tilgereigenfrequenz on the frequency of currently particularly disturbing vibrations of a structure can. An example of this is in the DE 103 51 243 A1 described. Even if, as here, the Tilgereigenfrequenz is changed quite effectively compared to the operated actuarial effort, the cost of such a frequency tunable vibration damper compared to the coverable with its variable Tilgereigen frequency range is relatively large.

Ein weiterer Ansatz, den Frequenzbereich zu verbreitern, über den ein grundsätzlich passiver Schwingungstilger zur Reduktion von Schwingungen einer Struktur geeignet ist, ist aus der DE 197 25 770 A1 bekannt. Hier ist ein Linearaktuator zwischen der Tilgersteifigkeit und der Struktur angeordnet, um den Schwingungstilger bei Frequenzen neben der Tilgereigenfrequenz mittels Ansteuerung des Linearaktuators zusätzlich aktiv anzuregen. Dies hat den Zweck, die Amplitude der Schwingungen der Tilgermasse bei diesen Frequenzen aktiv so weit anzuheben, dass die von dem Schwingungstilger in die Struktur rückgekoppelten Kräfte auch bei diesen Frequenzen effektiv in der Lage sind, Schwingungen der Struktur zu reduzieren. Wie bei allen aktiven Maßnahmen zur Reduktion von Schwingungen einer Struktur ist es auch hier erforderlich, dass die Ansteuerung des Linearaktuators phasenrichtig erfolgt. Letztlich ist verglichen mit der erreichten Verbreiterung des nutzbaren Frequenzbereichs des Schwingungstilgers der zu betreibende Aufwand auch hier relativ groß.Another approach to widening the frequency range over which a basically passive vibration absorber is suitable for reducing vibrations of a structure, is from the DE 197 25 770 A1 known. Here, a linear actuator between the Tilgersteifigkeit and the structure is arranged to additionally actively stimulate the vibration damper at frequencies in addition to the Tilgereigenfrequenz by driving the linear actuator. This has the purpose of actively increasing the amplitude of the oscillations of the absorber mass at these frequencies so that the forces fed back into the structure by the vibration absorber are effectively able, even at these frequencies, to reduce vibrations of the structure. As with all active measures for the reduction of vibrations of a structure, it is also necessary here that the activation of the linear actuator takes place in the correct phase. Ultimately, compared to the achieved broadening of the usable frequency range of the vibration damper, the effort to be operated here is relatively large.

Alle Schwingungstilger mit mechanischem Aufbau sind mit dem Nachteil verbunden, dass ihre Tilgermasse auf die Schwingungsenergie der zu reduzierenden Schwingungen abgestimmt sein muss, damit die von der Tilgermasse für die Bereitstellung der notwendigen Rückkopplungskräfte auf die Struktur zurückzulegenden Wege in Grenzen bleiben. Dies ist einerseits notwendig, weil reale Tilgersteifigkeiten nur für begrenzte Wege geeignet sind, und andererseits, weil auch der von einem Schwingungstilger beanspruchte Bauraum mit dem zunehmenden Weg der Tilgermasse anwächst. In der Praxis bedeutet dies, dass beispielsweise die Masse der insgesamt in einem Propellerflugzeug, dessen Struktur massiv bei der Umlauffrequenz der Propeller und hierzu Harmonischen angeregt wird, verbauten Schwingungstilger einen schon erheblichen Anteil der Gesamtmasse des Propellerflugzeugs ausmachen.All Vibration damper with mechanical design are with the disadvantage connected that their absorber mass on the vibration energy of the must be tuned to reducing vibrations, so that of the absorber mass for the provision of the necessary feedback forces to put the structure back Ways to stay within limits. On the one hand, this is necessary because real Tilgersteifigkeiten only for limited routes are suitable, and on the other hand, because of the A space claimed a vibration damper with the increasing Way the absorber mass increases. In practice, this means that, for example, the mass of the total in a propeller plane whose structure is massive at the orbit frequency the propeller and this harmonic is stimulated built vibration absorber one already considerable proportion of the total mass of the propeller plane turn off.

Aus der EP 0 956 950 A1 ist für das Spezialgebiet der Papierstreichapparate das Prinzip der aktiven Schwingungsreduktion bekannt, bei dem Beschleunigungskräfte, die auf eine Struktur wirken, mit gleich großen aber entgegen gesetzten Kräften, die mit aktiv angesteuerten Aktuatoren hervorgerufen werden, zwecks Auslöschung überlagert werden. Die gewünschte Auslöschung setzt dabei voraus, dass die mit den Aktuatoren erzeugten Kräfte sowohl den richtigen Betrag als auch die richtige, d. h. entgegen gesetzte Phase in Bezug auf die zu unterdrückenden Anregungen der Struktur aufweisen. Aus diesem Grund weist eine aus der DE 197 25 770 A1 bekannte Vorrichtung mit den Merkmalen der eingangs beschriebenen Art neben dem an der Struktur angreifenden Aktuator einen an der Struktur angeordneten Beschleunigungsaufnehmer auf. Abhängig von dem Signal des Beschleunigungsaufnehmers steuert eine Steuerung der bekannten Vorrichtung den Aktuator so an, dass er mit den von ihm hervorgerufenen Kräften die Struktur in Ruhe hält. Grundsätzlich ist diese Vorgehensweise frequenzunabhängig, d. h. eine derartige Vorrichtung kann über einen sehr großen Frequenzbereich wirksam sein. In der Praxis bedeutet die Berücksichtigung beliebiger Frequenzen für die Ansteuerung des Aktuators jedoch erhebliche Schwierigkeiten. Aus der DE 197 25 770 A1 ist es daher bekannt, die Rotationsfrequenz der mit einer aktiven Schwingungsreduktion ausgestatteten rotierenden Struktur zu erfassen und die Ansteuerung des Aktuators auf diese Rotationsfrequenz und Harmonische hiervon zu beschränken. Das Prinzip der aktiven Schwingungsreduktion einer Struktur kann auch so beschrieben werden, dass der Struktur mit Hilfe der Ansteuerung des Aktuators bezüglich der von dem Schwingungssensor erfassten Schwingungen eine "unendliche" Steifigkeit verliehen wird. Der für dieses Prinzip zu betreibende energetische Aufwand für die Ansteuerung des an der Struktur angreifenden Aktuators ist bei stärkeren Anregungen der Struktur allerdings ganz erheblich. Hierdurch werden die Vorteile gegenüber passiven Schwingungstilgern begrenzt, die überdies eine deutlich höhere Ausfallsicherheit aufweisen als die komplexe Steuerung, die für eine aktive Schwingungsreduktion erforderlich ist.From the EP 0 956 950 A1 is for the specialty of the Papierstreichapparate the principle of ak Active vibration reduction is known in which acceleration forces acting on a structure, with equal but opposite forces, which are caused with actively controlled actuators, are superimposed for the purpose of extinction. The desired cancellation presupposes that the forces generated by the actuators have both the correct amount and the correct, ie opposite, phase with respect to the suggestions of the structure to be suppressed. For this reason, one of the DE 197 25 770 A1 Known device having the features of the type described above in addition to the attacking on the structure of the actuator arranged on the structure acceleration sensor. Depending on the signal of the accelerometer, a controller of the known device controls the actuator so that it keeps the structure at rest with the forces it causes. Basically, this approach is independent of frequency, ie such a device can be effective over a very large frequency range. In practice, however, the consideration of any frequencies for the control of the actuator means considerable difficulties. From the DE 197 25 770 A1 It is therefore known to detect the rotational frequency of the rotating structure equipped with an active vibration reduction and to limit the driving of the actuator to this rotational frequency and harmonic thereof. The principle of active vibration reduction of a structure can also be described as giving the structure an "infinite" stiffness with the aid of driving the actuator with respect to the vibrations detected by the vibration sensor. However, the energetic effort to be made for the activation of the actuator acting on the structure for this principle is quite considerable given stronger suggestions of the structure. This limits the advantages over passive vibration absorbers, which also have a much higher reliability than the complex control required for active vibration reduction.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Reduktion von Schwingungen einer Struktur mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, bei der die Steuerung für die Ansteuerung des Aktuators auf möglichst einfache Weise konzipiert ist, um die bislang vorhandenen Nachteile einer aktiven Schwingungsreduktion gegenüber einem passiven Schwingungstilger möglichst weitgehend zu beseitigen, ohne die grundsätzliche Frequenzvariabilität der aktiven Schwingungsreduktion zu verlieren.Of the Invention is based on the object, a device for reduction of vibrations of a structure with the characteristics of the preamble of the independent Claim 1 show, in which the control for the control of the actuator on as possible simple way is designed to eliminate the disadvantages so far an active vibration reduction compared to a passive vibration absorber preferably largely without the fundamental frequency variability of the active ones Lose vibration reduction.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen dieser neuen Vorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 11 beschrieben.The The object of the invention is achieved by a device having the features of the independent claim 1 solved. Advantageous embodiments this new device are in the dependent claims 2 to 11 described.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Bei der neuen Vorrichtung weist die Steuerung einen zu einem mechanischen Tilger analog aufgebauten elektrischen Schwingkreis auf, der den Verlauf einer Übertragungsfunktion der Steuerung zwischen dem Signal des Schwingungssensors und der Ansteuerung des Aktuators bestimmt. Es geht also nicht darum, dass die erfindungsgemäße Steuerung irgendwo irgendeinen elektrischen Schwingkreis aufweist, was auch bei einer Steuerung einer Vorrichtung aus dem Stand der Technik bereits der Fall sein mag. Vielmehr geht es darum, dass der Verlauf der Übertragungsfunktion der Steuerung zwischen dem Signal des Schwingungssensors und der Ansteuerung des Aktuators, also das Antwortverhalten der Steuerung in Form der Ansteuerung des Aktuators auf das Signal des Schwingungssensors nach Betrag und Phase durch den elektrischen Schwingkreis bestimmt wird. Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, den mechanischen Schwingkreis eines passiven Schwingungstilgers durch einen analog aufgebauten elektrischen Schwingkreis zu ersetzen und mit dem Schwingungssensor einerseits und dem Aktuator andererseits die relevanten Kopplungen eines mechanischen Schwingungstilgers mit der Struktur, deren Schwingungen zu reduzieren sind, analog nachzubilden. Bis auf Anpassungen zwischen dem elektrischen Schwingkreis und der mechanischen Struktur, die die Zuführung elektrischer Leistung erfordern können, arbeitet die neue Vorrichtung wie ein mechanischer Schwingungstilger insoweit passiv, als dass das Antwortverhalten auf Schwingungen der Struktur durch den passiven elektrischen Schwingkreis bestimmt wird und als dass zumindest ein Teil der Leistung, die zum Reduzieren der Schwingungen der Struktur benötigt wird, als Blindleistung zurr Verfügung steht. Hierdurch sind eine hohe Störunanfälligkeit und ein energiesparender Betrieb der neuen Vorrichtung garantiert. Die Anpassung des elektrischen Schwingkreises an die Energie der zu reduzierenden Schwingungen einer Struktur kann durch eine größere Dimensionierung des elektrischen Schwingkreises, d. h. größere elektrische Komponenten erfolgen. In diesem Fall kommt man mit wenig von außen zugeführter elektrischer Leistung zur Anpassung zwischen dem elektrischen Schwingkreis und der mechanischen Struktur aus. Es ist aber auch grundsätzlich ausreichend, die Anpassung an der Energie der zu reduzierenden Schwingungen im Bereich der Schnittstelle zwischen dem elektrischen Schwingkreis und der mechanischen Struktur vorzusehen.In the new device, the controller has an analog to a mechanical absorber constructed electrical resonant circuit, which determines the course of a transfer function of the control between the signal of the vibration sensor and the control of the actuator. It is therefore not a question that the controller according to the invention has somewhere any electrical resonant circuit, which may already be the case with a control of a device from the prior art. Rather, it is important that the course of the transfer function of the controller between the signal of the vibration sensor and the control of the actuator, so the response of the controller in the form of driving the actuator to the signal of the vibration sensor is determined by magnitude and phase by the electrical resonant circuit. The present invention is based on the concept to replace the mechanical resonant circuit of a passive vibration absorber by an analogously constructed electrical resonant circuit and analog with the vibration sensor on the one hand and the actuator on the other hand, the relevant couplings of a mechanical vibration absorber with the structure whose vibrations are to be reduced. Except for adjustments between the electrical resonant circuit and the mechanical structure, which may require the supply of electrical power, the new device works as a mechanical vibration absorber passive insofar as the response to vibrations of the structure is determined by the passive electrical resonant circuit and than that at least Part of the power needed to reduce the vibration of the structure is available as reactive power. As a result, a high susceptibility to interference and energy-saving operation of the new device are guaranteed. The adaptation of the electrical resonant circuit to the energy of the vibrations of a structure to be reduced can be achieved by a larger dimensioning of the electrical resonant circuit, ie larger electrical components. In this case, it comes with little externally supplied electrical power for adaptation between the electrical resonant circuit and the mechanical structure. However, it is also basically sufficient to adapt to the energy of the vibrations to be reduced in the region of the interface between the electrical oscillation circle and the mechanical structure.

Der elektrische Schwingkreis der neuen Vorrichtung weist grundsätzlich eine feste Eigenfrequenz auf. Es ist aber ohne weiteres möglich, in diesen elektrischen Schwingkreis einzugreifen, indem beispielsweise seine elektrischen Größen verändert werden, um seine Eigenfrequenz zu verändern. So kann diese Eigenfrequenz leicht auf eine relevante Frequenzkomponente der Schwingungen der Struktur abgestimmt oder dieser nachgeführt werden. Durch die leichte Veränderbarkeit der elektrischen Größen des elektrischen Schwingkreises kann neben seiner Eigenfrequenz, so weit dies erwünscht ist, z. B. auch seine Dämpfung verändert und in Bezug auf die aktuellen Betriebsbedingungen der Vorrichtung optimiert werden.Of the electrical resonant circuit of the new device basically has a Fixed natural frequency. But it is easily possible in to intervene this electrical resonant circuit, for example by his electrical variables are changed, to change its natural frequency. Thus, this natural frequency can easily affect a relevant frequency component the vibrations of the structure are tuned or tracked. By the easy changeability the electrical quantities of the electrical resonant circuit can, in addition to its natural frequency, so much desired is, for. B. also its damping changed and with respect to the current operating conditions of the device be optimized.

Die Abstimmung der Eigenfrequenz und ggf. auch der Dämpfung des elektrischen Schwingkreises durch Verändern seiner elektrischen Größen erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von einer dominanten Frequenzkomponente des Signals des Schwingungssensors oder eines weiteren Sensors. Es können auch mehrere weitere Sensoren bei der Ermittlung der aktuell idealen elektrischen Größen des elektrischen Schwingkreises eingesetzt werden.The Tuning of the natural frequency and possibly also the attenuation of the electrical resonant circuit by Change its electrical quantities are preferably carried out dependent on from a dominant frequency component of the signal of the vibration sensor or another sensor. There may also be several other sensors in determining the currently ideal electrical parameters of the electrical Oscillating circuit can be used.

Um mit dem Schwingungssensor die Kopplung eines mechanischen Schwingungstilgers an die Struktur nachzubilden, generiert die Steuerung aus dem Signal des Schwingungssensors ein wegproportionales Spannungssignal, das in den Schwingkreis rückgekoppelt wird. Ein wegproportionales Spannungssignal wird von einem Wegsensor direkt bereitgestellt. Es kann aber auch aus dem Signal eines Geschwindigkeitssensors oder eines Beschleunigungssensors durch ein- bzw. zweifache Integration generiert werden. Grundsätzlich ist es zudem möglich, dass direkt ein geschwindigkeits- oder beschleunigungsproportionales Spannungssignal in den Schwingkreis der neuen Steuerung rückgekoppelt wird.Around with the vibration sensor, the coupling of a mechanical vibration absorber to replicate the structure generates the control from the signal of the vibration sensor, a path-proportional voltage signal, the fed back into the resonant circuit becomes. A path-proportional voltage signal is from a displacement sensor directly provided. It can also be from the signal of a speed sensor or an acceleration sensor by single or double integration to be generated. in principle is it also possible that directly a speed or acceleration proportional Voltage signal is fed back into the resonant circuit of the new controller.

Um die Koppelung der mechanischen Struktur an einen mechanischen Schwingungstilger nachzubilden, steuert die Steuerung den Aktuator mit einer Differenz zwischen einem rückgekoppelten Spannungssignal des elektrischen Schwingkreises und dem an der mechanischen Struktur aufgenommenen wegproportionalen Spannungssignal an. Diese Ansteuerung erfolgt typischerweise über einen Leistungsverstärker. Das rückgekoppelte Spannungssignal des elektrischen Schwingkreises entspricht dem Schwingungsweg der Tilgermasse, die je nach ihrer Position gegenüber der Struktur über die in dem elektrischen Schwingkreis simulierte Tilgersteifigkeit auf die Struktur einwirkt.Around the coupling of the mechanical structure to a mechanical vibration absorber The controller controls the actuator with a difference between a feedback voltage signal of the electrical resonant circuit and the mechanical structure recorded off-proportional voltage signal. This control is typically over a power amplifier. The feedback Voltage signal of the electrical resonant circuit corresponds to the oscillation path the absorber mass, depending on their position in relation to the Structure over the Tilgersteifigkeit simulated in the electrical resonant circuit acts on the structure.

In der neuen Vorrichtung kann der elektrische Schwingkreis der Steuerung analog realisiert oder digital simuliert sein. Der elektrische Schwingkreis kann also mindestens eine Kapazität und mindestens eine Induktivität aufweisen. Er kann aber auch aus integrierten Schaltungen in Form von Operationsverstärkern aufgebaut sein, wobei dann die Anpassung an das Leistungsniveau der Schwingungen der mechanischen Struktur aufwändiger sein kann. Umgekehrt erleichtert ein digital simulierter elektrischer Schwingkreis die Veränderung der elektrischen Größen des Schwingkreises, um dessen Eigenfrequenz und/oder Dämpfung je nach Bedarf zu verändern.In the new device, the electrical circuit of the control realized analog or digitally simulated. The electrical resonant circuit can therefore have at least one capacitance and at least one inductance. But it can also be built from integrated circuits in the form of operational amplifiers be, then adjusting to the power level of the vibrations the mechanical structure more complex can be. Conversely, a digitally simulated electrical facilitates Resonant circuit the change the electrical quantities of the Oscillation circuit to the natural frequency and / or damping ever to change as needed.

Der Aktuator, mit dem die Steuerung auf die mechanische Struktur einwirkt, ist vorzugsweise ein solcher, der sich ausschließlich an der Struktur selbst abstützt, d. h. an mindestens zwei Punkten der Struktur angreift und zwischen diesen wirksam ist. Lageveränderungen der Struktur gegenüber einer externen Abstützung des Aktuators müssen dann nicht berücksichtigt werden.Of the Actuator with which the control acts on the mechanical structure, is preferably one which is based exclusively on the structure itself, d. H. at least two points of the structure attacks and between this is effective. Location changes the structure opposite an external support of the actuator then not considered become.

Konkret kann der Aktuator einem Schichtaufbau aus zwei Flächenelektroden und einer zwischen den Flächenelektroden angeordneten piezoelektrischen Schicht aufweisen, die sich bei Anlegen einer Spannung zwischen den Flächenelektroden in ihrer Haupterstreckungsebene streckt. Hierdurch wird ein flächiges Element der Struktur, mit dem dieser Aktuator flächig verbunden ist, auf Biegung beansprucht. Auf diese Weise kann häufig auftretenden Biegeschwingungen einer Wandung oder eines anderen flächigen Elements einer Struktur sehr effektiv begegnet werden.Concrete For example, the actuator may be a layered structure of two surface electrodes and one between the surface electrodes have arranged piezoelectric layer, which when applied a voltage between the surface electrodes stretches in its main plane of extension. This will be a planar element the structure to which this actuator is connected surface, on bending claimed. In this way, frequently occurring bending vibrations a wall or other planar element of a structure be countered very effectively.

Es wurde bereits mehrfach darauf hingewiesen, dass die Eigenfrequenz des elektrischen Schwingkreises der neuen Vorrichtung einfach veränderbar ist. Der elektrische Schwingkreis kann aber auch ohne weiteres so ausgebildet sein, dass er über mehrere Eigenfrequenzen verfügt und so das Antwortverhalten, d. h. die Übertragungsfunktion der Steuerung auf Schwingungen der mechanischen Struktur bei mehreren Frequenzen in idealer Weise bestimmt.It has been repeatedly pointed out that the natural frequency the electrical resonant circuit of the new device easily changeable is. The electrical resonant circuit can but also readily so be educated that over several Natural frequencies and so the response, d. H. the transfer function of the controller on vibrations of the mechanical structure at several frequencies ideally determined.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the introduction to the description are merely exemplary and can come into effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Further features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to each other and their relative arrangement and operative connection - to entneh men. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments with reference on the attached Drawings closer explained and described.

1 zeigt ein Prinzipschaubild zu einer elastischen Struktur mit daran angebrachtem mechanischem Schwingungstilger. 1 shows a schematic diagram of an elastic structure attached thereto mechanical vibration absorber.

2 zeigt ein Prinzipschaubild zu einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der mechanische Schwingungstilger gemäß 1 durch einen elektrischen Schwingkreis nachgebildet ist. 2 shows a schematic diagram of a first embodiment of the present invention, in which the mechanical vibration absorber according to 1 is simulated by an electrical resonant circuit.

3 zeigt ein gegenüber 1 um eine Dämpfung der Tilgermasse des mechanischen Schwingungstilgers ergänztes Prinzipschaubild. 3 shows one opposite 1 to a damping of the absorber mass of the mechanical vibration absorber supplemented schematic diagram.

4 zeigt das Prinzipschaubild einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die den mechanischen Schwingungstilger mit Dämpfung gemäß 3 nachbildet und bei der weitere Erweiterungsmöglichkeiten gegenüber 2 angedeutet sind. 4 shows the schematic diagram of a second embodiment of the present invention, the mechanical vibration absorber with damping according to 3 replicates and faces further expansion possibilities 2 are indicated.

5 zeigt die Anordnung eines Aktuators an einer Struktur bei der Anwendung der neuen Vorrichtung; und 5 shows the arrangement of an actuator on a structure in the application of the new device; and

6 zeigt Details des Aktuators gemäß 5. 6 shows details of the actuator according to 5 ,

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

In 1 ist eine mechanische Struktur 1 wiedergegeben, die hier so dargestellt ist, dass sie über eine Struktursteifigkeit 2 an eine ortsfeste Basis 3 angekoppelt ist, um ihre Elastizität wiederzugeben. An die Struktur 1 ist ein mechanischer Schwingungstilger 4 aus einer Tilgersteifigkeit 5 und einer Tilgermasse 6 angekoppelt, wobei die Tilgersteifigkeit 5 die Tilgermasse 6 an die Struktur 1 anbindet. Wenn die Tilgereigenfrequenz des Schwingungstilgers 4 gleich der Eigenfrequenz der Struktur 1 ist, so dass die folgende Gleichung (0):

gilt, wobei ω die als Kreisfrequenz ausgedrückte übereinstimmende Eigenfrequenz ist, c_T der Wert der Tilgersteifigkeit 5 ist, m_T der Wert der Tilgermasse 6 ist, K der Wert der modalen Struktursteifigkeit 2 ist und M der Wert der modalen Masse der Struktur 1 ist, reduziert der Schwingungstilger 4 Schwingungen der Struktur 1 mit der übereinstimmenden Eigenfrequenz bis auf null.In 1 is a mechanical structure 1 reproduced here, which has a structural rigidity 2 to a stationary base 3 coupled to reflect their elasticity. To the structure 1 is a mechanical vibration absorber 4 from a Tilgersteifigkeit 5 and an absorber mass 6 coupled, with the Tilgersteifigkeit 5 the absorber mass 6 to the structure 1 connects. When the natural absorber frequency of the vibration absorber 4 equal to the natural frequency of the structure 1 is, so the following equation (0):

holds, where ω the angular frequency expressed as a matching natural frequency, c is the value of _T absorber stiffness 5 is, m _T the value of the absorber mass 6 K is the value of the modal structural stiffness 2 and M is the value of the modal mass of the structure 1 is reduced, the vibration absorber 4 Vibrations of the structure 1 with the matching natural frequency down to zero.

Für die auf die modale Masse der Struktur 1 insgesamt wirkende Kraft P gilt in dem System gemäß 1 die Gleichung (1): Mẍ + Kx + cT(x – xT) = P (1),wobei x die Verschiebung der Struktur 1 ist, x_T die Verschiebung der Tilgermasse 6 ist und die Beschleunigung der Struktur 1 ist.For the on the modal mass of the structure 1 total force P applies in the system according to 1 the equation (1): M + K + c T (x - x T ) = P (1), where x is the displacement of the structure 1 x _{T is} the displacement of the absorber mass 6 is and the acceleration of the structure 1 is.

Für den Fall, , dass keine äußeren Kräfte P auf die Struktur 1 einwirken, d.h. P = 0, ergibt sich aus der Gleichung (1) die Gleichung (2): Mẍ + Kx = –cT(x – xT) (2). In the event that no external forces P on the structure 1 acting, ie P = 0, it follows from equation (1) that equation (2): Mẍ + Kx = -c T (x - x T ) (2).

Hieraus folgt, dass die Struktur 1 in diesem Fall den Schwingungstilger 4 ausschließlich in Form einer Kraftkomponente –c_T(x – x_T) "sieht".It follows that the structure 1 in this case the vibration absorber 4 exclusively in the form of a force component -c _T (x - x _T ) "sees".

Umgekehrt gilt für die Tilgermasse 6 die Gleichung (3): mTẍT – cT(x – xT) = 0 (3),wobei ẍ_T die Beschleunigung der Tilgermasse 6 ist. Diese Gleichung (3) ist in die folgende Gleichung (4) umformbar: mTẍT + cTxT = cTx (4). The reverse applies to the absorber mass 6 the equation (3): m T ẍ T - c T (x - x T ) = 0 (3), where ẍ _{T is} the acceleration of the absorber mass 6 is. This equation (3) is transformable into the following equation (4): m T ẍ T + c T x T = c T x (4).

Hieraus folgt, dass der Schwingungstilger 4 von der Struktur 1 ausschließlich die Kraftkomponente c_Tx "sieht".It follows that the vibration absorber 4 from the structure 1 only the force component c _T x "sees".

Die aus den Gleichungen (2) und (4) abzuleitenden Erkenntnisse sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 7 gemäß 2 umgesetzt. Hier ist statt eines mechanischen Schwingungstilgers 4 an der Struktur 1 ein Schwingungssensor 8 angeordnet, der an eine Steuerung 9 ein Signal 10 abgibt. In Abhängigkeit von dem Signal 10 steuert die Steuerung 9 einen an der Struktur 1 angreifenden Aktuator 11 mit einem Ansteuersignal 12 an. Das Ansteuersignal 12 ist dabei proportional zu (x – x_T), wobei x hier ein wegproportionales Spannungssignal ist, das die Steuerung 9 aus dem Signal 10 des Schwingungssensors 9 generiert, und x_T hier ein rückgekoppeltes Spannungssignal 13 eines elektrischen Schwingkreises 14 der Steuerung 9 ist. Auf diese Weise wird mit der Steuerung 9 und dem Aktuator 11 der Einfluss eines Schwingungstilgers auf die Struktur 1 analog nachgebildet. Die Rückkopplung von der Struktur 1 auf den Schwingungstilger wird dabei über den Schwingungssensor 9 nachgebildet, in dem die Steuerung das aus seinem Signal 10 generierte wegproportionale Spannungssignal 15, das auch in das Ansteuersignal 12 eingeht, in den elektrischen Schwingkreis 14 rückkoppelt. Der elektrische Schwingkreis 14 kann auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein. Hier ist er durch einen Operationsverstärker 16, der die Differenz zwischen den Spannungssignalen 13 und 15 verstärkt und zwei Integratoren 17 und 18 wiedergegeben. Dabei entspricht ein Übergangssignal 19 von dem Operationsverstärker 16 zu dem Integrator 17 der Beschleunigung der Tilgermasse eines durch den Schwingkreis 14 nachgebildeten mechanischen Schwingungstilgers, während ein Übergangssignal 20 zwischen den beiden Integratoren 17 und 18 einer Geschwindigkeit dieser Tilgermasse entspricht. Das rückgekoppelte Spannungssignal 13 ist ebenso wie das Spannungssignal 15 wegproportional. Während das Spannungssignal 15 jedoch die Verschiebung x der Struktur 1 wiedergibt, entspricht das Spannungssignal 13 der Verschiebung x_T der Tilgermasse 6. Ein Konditionierer 21 der Steuerung 9 dient dazu, aus dem Signal 10 des Schwingungssensors 8 das wegproportionale Spannungssignal 15 zu machen und aus dem Signal 10 bzw. dem Spannungssignal 15 und dem Spannungssignal 13 das Ansteuersignal 12 zu erzeugen. Dabei geht es, zumindest wenn der Schwingungssensor 8 ein Wegsensor ist und keine Integration des Signals 10 für die Generierung des Spannungssignals 15 erforderlich ist, im Wesentlichen um eine Niveauanpassung zwischen dem Schwingungssensor 8 und dem elektrischen Schwingkreis 14 einerseits und dem elektrischen Schwingkreis 14 und dem Aktuator 11 andererseits. Bis auf diese Niveauanpassung, die eine Zuführung von elektrischer Leistung von außen erfordert, arbeitet die Steuerung 9 auf Basis des elektrischen Schwingkreises 14 passiv. D. h., ein wesentlicher Teil der elektrischen Leistung zur Ansteuerung des Aktuators 11 wird durch den elektrischen Schwingkreis 14 in Form von Blindleistung bereitgestellt. Auf dieser Basis ist die gesamte Vorrichtung 7 sehr sparsam in Bezug auf die ihr von außen zuzuführende elektrische Leistung.The findings derived from equations (2) and (4) are in the device according to the invention 7 according to 2 implemented. Here is instead of a mechanical vibration absorber 4 at the structure 1 a vibration sensor 8th arranged, connected to a controller 9 a signal 10 emits. Depending on the signal 10 controls the controller 9 one on the structure 1 attacking actuator 11 with a drive signal 12 at. The drive signal 12 is proportional to (x - x _T ), where x is a path-proportional voltage signal, the control 9 out of the signal 10 of the vibration sensors 9 generated, and x _T here a feedback voltage signal 13 an electrical resonant circuit 14 the controller 9 is. That way, with the controller 9 and the actuator 11 the influence of a vibration absorber on the structure 1 simulated analogously. The feedback from the structure 1 on the vibration damper is about the vibration sensor 9 simulated in which the control of his signal 10 generated away-proportional voltage signal 15 that also in the drive signal 12 enters into the electrical resonant circuit 14 feeds back. The electrical resonant circuit 14 can be designed in different ways. Here he is through an operational amplifier 16 , which is the difference between the voltage signals 13 and 15 strengthened and two integrators 17 and 18 played. This corresponds to a transition signal 19 from the operational amplifier 16 to the integrator 17 the acceleration of the absorber mass by the resonant circuit 14 simulated mechanical vibration absorber while a transitional signal 20 between the two integrators 17 and 18 corresponds to a speed of this absorber mass. The feedback voltage signal 13 is as well as the voltage signal 15 proportion to the distance. While the voltage signal 15 however, the displacement x of the structure 1 corresponds, corresponds to the voltage signal 13 the displacement x _{T of} the absorber mass 6 , A conditioner 21 the controller 9 serves to get out of the signal 10 of the vibration sensor 8th the away-proportional voltage signal 15 to make and out of the signal 10 or the voltage signal 15 and the voltage signal 13 the drive signal 12 to create. It works, at least when the vibration sensor 8th a displacement sensor is and no integration of the signal 10 for the generation of the voltage signal 15 is required, essentially a level adjustment between the vibration sensor 8th and the electrical resonant circuit 14 on the one hand and the electrical resonant circuit 14 and the actuator 11 on the other hand. Except for this level adjustment, which requires an external supply of electrical power, the controller operates 9 based on the electrical resonant circuit 14 passive. D. h., An essential part of the electrical power for driving the actuator 11 is through the electrical resonant circuit 14 provided in the form of reactive power. On this basis is the entire device 7 very economical with regard to the electrical power supplied to it from the outside.

Ein bislang noch nicht erwähnter Vorteil der Vorrichtung 7 gegenüber dem Anbringen eines mechanischen Schwingungstilgers 4 gemäß 1 an der Struktur 1 ist, dass die gesamte Steuerung 9 entfernt von der Struktur angeordnet werden kann. Bereits angedeutet wurde darauf, dass gerade bei höherenergetischen Schwingungen der Struktur 1 die erforderliche Masse m_T der Tilgermasse 6 bei adäquater Auslegung eines Schwingungstilgers 4 gemäßAn as yet unmentioned advantage of the device 7 opposite the attachment of a mechanical vibration absorber 4 according to 1 at the structure 1 is that the entire controller 9 can be arranged away from the structure. It has already been suggested that, especially with higher-energy vibrations of the structure 1 the required mass m _{T of} the absorber mass 6 with adequate design of a vibration absorber 4 according to

1 oft sehr groß wird, weil die für die Tilgermasse 6 zur Verfügung stehenden Wege x_T praktisch begrenzt sind. Diese Begrenzung tritt in Bezug auf die Amplituden der Spannungssignale in dem elektrischen Schwingkreis 14 so nicht auf. Überdies können dessen elektrische Größen geändert und insbesondere erhöht werden, ohne dass dies im selben Maße Einfluss auf die Masse der Steuerung 9 hat wie bei einem mechanischen Schwingungstilger 4 gemäß 1. 1 often gets very big because of the absorber mass 6 available paths x _D are practically limited. This limitation occurs with respect to the amplitudes of the voltage signals in the electrical resonant circuit 14 so not up. Moreover, its electrical variables can be changed and, in particular, increased without this to the same extent influencing the mass of the controller 9 has like a mechanical vibration absorber 4 according to 1 ,

Bei dem in 3 skizzierten System ist neben der Tilgersteifigkeit 5 ein Dämpfer 22 zwischen der Struktur 1 und der Tilgermasse 6 wiedergegeben. Die mit dem Dämpfer 22 verbundene Dämpfung der Bewegung der Tilgermasse 6 ist häufig nicht nur real vorhanden, sondern durchaus erwünscht. Bei der in 4 skizzierten Vorrichtung 7 ist diese Dämpfung ebenfalls in der Steuerung 9 nachgebildet, indem bei dem elektrischen Schwingkreis 14 nicht nur das Spannungssignal 13, sondern auch das Übergangssignal 19 zwischen den beiden Integratoren 17 und 18 mit negativem Vorzeichen zu dem Operationsverstärker 16 rückgekoppelt wird. Dieses Übergangssignal 20 entspricht einer Geschwindigkeit ẋ_T der Tilgermasse des nachgebildeten mechanischen Schwingungstilgers. Das Maß der Dämpfung ist durch ein Stellglied 23 einstellbar. Weitere Stellglieder 24 bis 26 weisen auf weitere Eingriffsmöglichkeiten in den Schwingkreis 14 hin, um diesen bei Bedarf zu modifizieren. Mit gestrichelten Linien ist in 4 weiter angedeutet, dass auch das Übergangssignal 19 in den Operationsverstärker rückgekoppelt werden kann und dass zudem die Übergangssignale 19 und 20 auch dem Konditionierer 21 zugeführt werden können, um in das Ansteuersignal 12 einzugehen. Die Stellglieder 23 bis 26 und auch ein Stellglied 27 für ein etwaig rückgekoppeltes Übergangssignal 19 sind dabei keinesfalls auf Potentiometer zum einstellbaren Abschwächen der jeweiligen Eingangsspannung beschränkt. Es kann sich auch um einstellbare Verstärker oder sogar einstellbare Invertierer für die Eingangsspannung handeln. So kann auch eine negative Steifigkeit oder eine negative Dämpfung eines Schwingungstilgers analog nachgebildet werden. Letztlich ist in 4 ein zusätzlicher Schwingungssensor 38 an der Struktur 1 angedeutet, dessen Signal 39 genutzt wird, um beispielsweise eine dominante Frequenz der Schwingungen der Struktur 1 zu ermitteln, um hierauf die oder eine der Eigenfrequenzen des elektrischen Schwingkreises 14 abzustimmen. Grundsätzlich kann zu diesem Zweck auch das Signal 10 des Schwingungssensors 8 verwendet werden. Es können aber auch noch weitere Schwingungssensoren an der Struktur 1 angeordnet werden.At the in 3 sketched system is in addition to the Tilgersteifigkeit 5 a damper 22 between the structure 1 and the absorber mass 6 played. The with the damper 22 associated damping of the movement of the absorber mass 6 is often not only real, but quite desirable. At the in 4 sketched device 7 this damping is also in the controller 9 reproduced by the electrical resonant circuit 14 not just the voltage signal 13 , but also the transition signal 19 between the two integrators 17 and 18 with a negative sign to the operational amplifier 16 is fed back. This transitional signal 20 corresponds to a speed ẋ _{T of} the absorber mass of the simulated mechanical vibration absorber. The degree of damping is through an actuator 23 adjustable. Other actuators 24 to 26 indicate further possibilities of intervention in the resonant circuit 14 to modify it if necessary. With dashed lines is in 4 further indicated that also the transition signal 19 can be fed back into the operational amplifier and that also the transition signals 19 and 20 also the conditioner 21 can be supplied to the drive signal 12 enter into. The actuators 23 to 26 and also an actuator 27 for a possibly fed back transition signal 19 are by no means limited to potentiometers for adjustable attenuation of the respective input voltage. It can also be adjustable amplifiers or even adjustable inverters for the input voltage. Thus, a negative stiffness or a negative damping of a vibration absorber can be simulated analogously. Ultimately, in 4 an additional vibration sensor 38 at the structure 1 indicated, its signal 39 is used, for example, a dominant frequency of the vibrations of the structure 1 in order to ascertain the on or one of the natural frequencies of the electrical oscillating circuit 14 vote. Basically, for this purpose, the signal 10 of the vibration sensor 8th be used. But there may also be other vibration sensors on the structure 1 to be ordered.

In 5 ist gezeigt, wie ein flächig ausgebildeter Aktuator 11 an einem flächigen Element 28 der Struktur 1 angeordnet ist, indem er flächig mit diesem verbunden ist. die Steuerung 9 ist hier nur als "Black Box" wiedergegeben, die in Abhängigkeit von dem Signal 10 des Schwingungssensors 8 an der Struktur 1 den Aktuator 8 mit dem Ansteuersignal 12 ansteuert und der elektrische Leistung 28 von außen zugefügt wird. Dabei wird die Übertragungsfunktion der Steuerung 9 zwischen dem Signal 10 und dem Ansteuersignal 12 von dem hier nicht dargestellten Schwingkreis 14 gemäß den 2 und 4 sowohl bezüglich der Amplitude als auch der Phase bestimmt.In 5 is shown as a flat trained actuator 11 on a flat element 28 the structure 1 is arranged by being connected to it flat. the control 9 is here only as a "black box" reproduced, which depends on the signal 10 of the vibration sensor 8th at the structure 1 the actuator 8th with the drive signal 12 drives and the electric power 28 is added from the outside. In this case, the transfer function of the controller 9 between the signal 10 and the drive signal 12 from the resonant circuit, not shown here 14 according to the 2 and 4 determined both in terms of amplitude and phase.

6 zeigt einen möglichen Aufbau des Aktuators 11. In einer Umhüllung 29, die sowohl zur elektrischen Isolierung als auch zur mechanischen Stabilisierung dient, ist eine zweidimensional ausgedehnte piezoelektrische Schicht 30 angeordnet. Die piezoelektrische Schicht 30 liegt zwischen zwei Flächenelektroden 31 und 32. Die Flächenelektrode 31 ist hier durch ein Kupfergewebe 33 ausgebildet, während die Flächenelektrode 32 eine Beschichtung 34 der dem Kupfergewebe 33 abgekehrten Oberfläche der piezoelektrischen Schicht 20 ist. Das Ansteuersignal 12 wird zwischen den Flächenelektroden 31 und 32 über elektrische Kontakte 35 und 36 angelegt. In Folge einer Spannung zwischen den Flächenelektroden 31 und 32 kommt es zu einer Streckung der piezoelektrischen Schicht 30 in ihrer Haupterstreckungsebene, die sich auf die Umhüllung 29 überträgt. Bei der Anordnung gemäß 5 wirkt sich diese Streckung des Aktuators 8 in einer Wölbung des flächigen Elements 28 der Struktur 1 aus. 6 shows a possible structure of the actuator 11 , In a serving 29 , which serves for both electrical insulation and mechanical stabilization, is a two-dimensionally extended piezoelectric layer 30 arranged. The piezoelectric layer 30 lies between two surface electrodes 31 and 32 , The surface electrode 31 is here by a copper cloth 33 formed while the surface electrode 32 a coating 34 the copper cloth 33 Abgewandten surface of the piezoelectric layer 20 is. The drive signal 12 is between the surface electrodes 31 and 32 via electrical contacts 35 and 36 created. As a result of a voltage between the surface electrodes 31 and 32 there is an extension of the piezoelectric layer 30 in their main extension plane, which is on the cladding 29 transfers. In the arrangement according to 5 This extension of the actuator affects 8th in a curvature of the flat element 28 the structure 1 out.

11: Strukturstructure
22: Struktursteifigkeitstructural rigidity
33: BasisBase
44: Schwingungstilgervibration absorber
55: Tilgersteifigkeitabsorber stiffness
66: Tilgermasseabsorber mass
77: Vorrichtungcontraption
88th: Schwingungssensorvibration sensor
99: Steuerungcontrol
1010: Signalsignal
1111: Aktuatoractuator
1212: Ansteuersignalcontrol signal
1313: Spannungssignalvoltage signal
1414: elektrischer Schwingkreiselectrical resonant circuit
1515: Spannungssignalvoltage signal
1616: Operationsverstärkeroperational amplifiers
1717: Integratorintegrator
1818: Integratorintegrator
1919: ÜbergangssignalTransition signal
2020: ÜbergangssignalTransition signal
2121: Konditioniererconditioner
2222: Dämpfungdamping
2323: Stellgliedactuator
2424: Stellgliedactuator
2525: Stellgliedactuator
2626: Stellgliedactuator
2727: Stellgliedactuator
2828: elektrische Leistungelectrical power
2929: Umhüllungwrapping
3030: piezoelektrische Schichtpiezoelectric layer
3131: Flächenelektrodesurface electrode
3232: Flächenelektrodesurface electrode
3333: Kupfergewebecopper mesh
3434: Oberflächenschichtsurface layer
3535: elektrischer Kontaktelectrical Contact
3636: elektrischer Kontaktelectrical Contact
3737: flächiges Elementflat element
3838: Sensorsensor
3939: Signalsignal

Claims

Device for reducing vibrations of a structure with a vibration sensor arranged on the structure, with an actuator acting on the structure and with a control which activates the actuator in response to a signal of the vibration sensor, characterized in that the control system ( 9 ) an electrical resonant circuit ( 14 ), the course of a transfer function of the controller ( 9 ) between the signal ( 10 ) of the vibration sensor ( 8th ) and the activation of the actuator ( 11 ) certainly.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the electrical variables of the electrical resonant circuit ( 14 ) are variable to its natural frequency to a natural frequency of the structure ( 1 ) to vote.

Device according to claim 2, characterized in that the controller ( 9 ) the natural frequency of the electrical resonant circuit ( 14 ) dynamically depending on a currently dominant frequency component of the signal ( 10 ) of the vibration sensor ( 8th ) or another sensor ( 38 ) votes.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the controller ( 9 ) from the signal ( 10 ) of the vibration sensor ( 8th ) a path-proportional voltage signal ( 15 ) generated.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the wegproportionale voltage signal ( 15 ) in the resonant circuit ( 14 ) is fed back.

Device according to claim 4 or 5, characterized in that the controller ( 9 ) a power amplifier for driving the actuator with a difference between a fed back Voltage signal ( 13 ) of the electrical resonant circuit and the path-proportional voltage signal ( 15 ).

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electrical oscillating circuit of the controller ( 9 ) realized analog or digitally simulated.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the actuator ( 11 ) only on the structure ( 1 ) is supported.

Device according to claim 8, characterized in that the actuator ( 11 ) a layer structure of two surface electrodes ( 31 and 32 ) and one between the surface electrodes ( 31 and 32 ) arranged piezoelectric layer ( 30 ) which, when a voltage is applied between the surface electrodes ( 31 and 32 ) in its main plane of extension.

Device according to claim 9, characterized in that the actuator ( 11 ) flat with a planar element ( 37 ) of the structure ( 1 ) connected is.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the electrical resonant circuit ( 14 ) has several natural frequencies.